某中等職業(yè)技術學校采暖熱水鍋爐方案比較

楊德福

(遼寧省建筑設計研究院，遼寧 沈陽 110005)

1 項目概況

本工程為遼寧省殘疾人中等職業(yè)技術學校新校區(qū)建設項目，為遼寧省第十二屆全運會接待場所基建辦公室重點建設項目。本項目位于沈陽市東陵區(qū)。地塊北鄰營盤村，南至營祝公路，西鄰東溝村，東至在建道路，位于遼寧省體育訓練中心柏葉基地的西南位置。新校區(qū)建設用地面積191 388.86 m2，工程總建筑面積97 825.47 m2，基地范圍東西長約590 m，南北長約467 m。

沈陽市地處北溫帶亞洲季風氣候區(qū)的北邊，屬受季風影響的半濕潤暖溫帶大陸性氣候。主要特點:四季分明、雨熱同期、降水集中、溫差較大、冬季漫長。主導風向冬季為北風、西北風，夏季為南風、東南風。

沈陽年平均氣溫7.0℃～8.1℃，冬季平均氣溫－12.7℃左右，極端最低氣溫－33℃左右，夏季平均氣溫24℃左右，極端最高氣溫38℃左右。

由于周邊沒有市政熱源，新校區(qū)建設要自建鍋爐房采暖，根據現(xiàn)行節(jié)能及環(huán)保要求，該區(qū)域不允許采用小型燃煤鍋爐，考慮到燃油鍋爐運行成本太高(詳見下文有運行費用對比)。因此，筆者在設計時選用環(huán)保型生物質顆粒熱水鍋爐SZL4.2-1.25/95/70-M三臺，單臺供熱量為4.2 MW，其中兩臺熱水鍋爐為采暖系統(tǒng)服務，另一臺為洗浴系統(tǒng)服務，兩個系統(tǒng)也可以互備，生物質鍋爐的各項指標均能夠達到國家規(guī)定的煙氣排放標準，煙氣排放黑度小于1，二氧化碳近似零排放。

目前系統(tǒng)熱水鍋爐正在安裝施工過程中，下文中方案比選過程中僅對供熱系統(tǒng)熱水鍋爐進行論述。

2 生物質鍋爐方案

筆者在該項目設計過程中首先明確了新校區(qū)熱源選擇方案的基本原則:

1)考慮環(huán)保因素;

2)經濟因素;

3)燃料供應安全因素。

根據以上方案選擇原則，筆者對生物質熱水鍋爐進行以下分析。

2.1 方案一:采用生物質成型顆粒燃料鍋爐

該方案優(yōu)點:

1)采用生物質能(秸稈)鍋爐，運行費用低(見費用分析)。

2)操作方便，占地小。

3)采用生物質能顆粒燃料特點:a.秸稈燃料為環(huán)保再生能源，是全世界大力推廣之綠色能源，是國家及各省市環(huán)保部門極力推廣的項目;b.它是利用秸稈、水稻殼、木屑、花生殼等廢棄的農作物，經壓制成顆粒燃料，是國家確定的清潔燃料，燃料來源豐富，是國家“十二”計劃鼓勵采用的生物質成型燃料;c.它燃燒時間長，強化燃燒時爐膛溫度高，燃燒面積小;d.使用秸稈燃料運行成本低，燃燒成本降到與普通煤等同，是電鍋爐及燃油、燃氣鍋爐的1/5和1/3，省去了單純燃煤增加的環(huán)保治理費用;e.燃料為袋裝，由專業(yè)的生產廠集中加工和生產，易于運輸及儲存，學校只提供儲存3 d～5 d儲量的地方就夠了，學校不存在運輸及儲存的風險。

4)采用生物質能鍋爐特點:a.生物質能氣化燃燒鍋爐是潔凈燃燒技術發(fā)展的一次重大突破。它采用先進的氣化燃燒方式，直接燃燒生物質能顆粒，無需加工處理就可實現(xiàn)氮化物、硫化物、二氧化碳近似零排放，林格曼黑度小于1;b.鍋爐熱效率高，煙塵排放濃度遠遠低于GB 13271-2001鍋爐大氣污染物排放標準規(guī)定;c.鍋爐房便于管理，凈化環(huán)境。

2.2 方案二:采用生物質燃料散燒鍋爐

該方案優(yōu)點:采用生物質能(秸稈散燒)鍋爐，運行費用相對低(可變因素多)。

該方案缺點:

1)操作不方便，顆粒燃料的比重為1.2，而生物質散料的比重為0.4，占地面積是壓縮顆粒的4倍～6倍;且必須大量儲存。

2)燃料散燒鍋爐投資比壓縮顆粒鍋爐大3倍，燃燒面積是壓縮顆粒鍋爐的3倍～5倍。

3)安全風險大，遇明火即迅速燃燒，而壓縮顆粒不易燃燒。

4)秸稈燃料散燒是國家禁止的，屬于高污染燃料。

5)收集儲存困難，如不能一次收集儲存，必將存在下雨下雪的情況，勢必出現(xiàn)燃料的含水量大于100%，達到不能燃燒的地步，且運輸成本高，壓縮顆粒如同煤一樣，一汽車運行30 t～40 t，而散料一汽車5 t～8 t。

6)它燃燒時間短，爐膛溫度低，達不到環(huán)保要求，燃燒不充分冒煙，且爐膛結焦，減少鍋爐的使用壽命。

7)不能穩(wěn)定供應，秸稈含水量不能控制，大型秸稈電廠經驗教訓告訴我們經過一段時間運營均虧損，秸稈含水量人為由30%增到100%，基本不能產生熱量。而顆粒含水量9%～13%。

8)散燒鍋爐熱效率低為50%，而顆粒鍋爐效率大于80%。

3 采用生物質鍋爐、燒煤鍋爐、燃油鍋爐的運行費用對比

采用生物質鍋爐、燒煤鍋爐、燃油鍋爐的運行費用對比表見表1。

3.1 兩臺6 t生物質鍋爐運行費用分析

2臺×1 080 kg/h×0.6元/kg×8 h/d×152=157.6萬元/采暖期。按照采暖面積10萬m2計算:157.6萬元/采暖期÷10萬m2=15.8 元/m2。

采用生物質熱水鍋爐沒有排污費，得到了環(huán)保部門大力支持，不污染環(huán)境，另外建設單位還可以申報環(huán)保資金國家支持，每替代一噸標煤國家可補償260元。

表1 采用生物質鍋爐、燒煤鍋爐、燃油鍋爐的運行費用對比表

3.2 兩臺6 t散煤鍋爐運行費用分析

2臺×960 kg/h×0.65元/kg×8 h/d×152=151.8萬元/采暖期。按照采暖面積10萬m2計算:151.8萬元/采暖期÷10萬m2=15.2 元/m2。

采用燃煤鍋爐有排污費，當?shù)丨h(huán)保在該區(qū)域內不審批，且嚴重污染環(huán)境。

3.3 兩臺6 t燃油鍋爐費用分析

2臺×358 kg/h×7.5元/kg×8 h/d×152 d/年 =653萬元/采暖期。按照采暖面積10萬m2計算:653萬元/采暖期÷10萬m2=65.3 元/m2。

4 結語

由上述比較可知，燃生物質顆粒鍋爐運行費用與燃煤鍋爐運行費用基本持平，比燃油鍋爐費用要低很多，經綜合考慮，新校區(qū)建設采用環(huán)保型生物質顆粒熱水鍋爐，不僅能節(jié)省運行成本，還可以為改善大氣環(huán)境貢獻一份力量。

[1] 奚士光，吳味隆，蔣君衍.鍋爐及鍋爐房設備[M].第3版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009.